一种改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法及系统与流程

本发明涉及电站优化调度，尤其涉及一种改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法及系统。

背景技术：

1、目前水电站站内实时负荷分配问题的求解算法包括传统优化算法和智能算法两类。

2、其传统优化算法主要包含等微增率法、动态规划法，智能算法主要包含遗传算法和粒子群算法。但这些方法很难被应用到实际的实时调度决策指导中，主要包含以下问题：传统优化算法中，等微增率法需要机组的流量特性曲线连续可微、微增率单调递增，但机组存在振动区，多数电站难以满足该条件，动态规划法容易陷入维数灾，难以应对多机组、高精度的厂内经济运行问题；智能算法存在决策结果不稳定的问题，容易产生优化效果较差的解或者不可行解。

3、因此亟需一种能够解决上述传统优化算法与智能算法存在的问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明提供了一种改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法，用来解决背景技术中的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法，包括：

5、采集水电站包含的机组数据、负荷数据和振动数据，通过组合数学理论生成不同开机机组组合振动区范围，根据所述振动区范围筛选出负荷条件下的可行机组组合；

6、利用动态规划算法生成所述可行机组组合在不同水头、负荷下的耗流量表并进行静态存储，以优化时段开机方案作为状态变量，耗水率作为决策变量，在决策过程中考虑机组开停次数，生成机组开停机方案；

7、根据所述开停机方案，利用改进动态规划算法，将固定机组组合下耗流量与最优解相同的所有机组负荷分配方式进行记录，得到最优机组负荷分配方法。

8、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：通过组合数学理论生成不同开机机组组合振动区范围，包括：

9、以机组发电耗水量最小为目标函数，建立站内负荷分配模型；

10、以机组安全运行作为边界条件，设定电力平衡约束机组出力、机组发电流量约束、机组运行区间约束、机组最短开停机持续时间约束以及机组开机台数约束。

11、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：还包括：

12、生成不同水电站不同组合机组的可行出力区，得到最大、最小技术出力；

13、考虑机组开机台数n种情况下的机组组合可能性，在每种情况下由机组组合可用容量范围扣除可行区，得到不同开机机组组合振动区范围。

14、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：利用动态规划算法生成所述可行机组组合在不同水头、负荷下的耗流量表并进行静态存储，包括：

15、计算不同开机台数下的所有可行机组组合；

16、在可行机组的组合下，以机组的最小发电水头作为起点，在机组组合出力范围内由小到大依次排列，确定机组组合负荷指令；

17、以累计出力为状态变量，根据各机组的可行出力空间，生成各阶段累计出力的范围，由各阶段累计出力范围生成状态离散点。

18、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：还包括：

19、以耗水流量最小为目标，采用动态规划算法从第1机组至第n机组进行遍历搜索，检索最优负荷的分配方案；

20、将所述发电水头、负荷指令下的机组组合耗流量进行存储，同时更新所述负荷指令、发电水头以及机组组合，直至所有可行机组组合计算完成。

21、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：以优化时段开机方案作为状态变量，耗水率作为决策变量，在决策过程中考虑机组开停次数，生成机组开停机方案，包括：

22、从初始优化时段，根据开机台数生成可行优化时段开机方案；

23、通过所述不同开机机组组合振动区范围和所述负荷指令，对所述优化时段开机方案进行筛选，剔除无法完成负荷指令的优化时段开机方案；

24、利用筛选后的优化时段开机方案更新各阶段累计出力范围的状态离散点，根据负荷指令检索存储的可行机组组合在不同水头、负荷下的耗流量表，获取对应的发电流量；

25、以耗水率为决策变量，以耗水率最小为目标优化时段，确定优化时段间机组开停机决策，并在不同机组组合耗水率相同时，以开停机次数最小确定决策；

26、根据所述确定决策，从优化时段中的最后时段逆序检索出耗水率最小对应的机组开停机序列，确定最优机组开停机过程；9

27、其中，初始优化时段指的是优化时段时长等于机组最小开停机时间约束开始。

28、作为本发明所述的改进动态规划算法的水电站机组负荷分配方法的一种优选方案，其中：根据所述开停机方案，利用改进动态规划算法，将固定机组组合下耗流量与最优解相同的所有机组负荷分配方式进行记录，包括：

29、改变n组机组编号顺序，重新确定状态变量再次求解；

30、在机组开停机方案基础上，以穿越振动区次数最小为目标对每个阶段多重解进行决策，确定机组出力过程，输出负荷分配过程。

31、第二方面，本发明提供了改进动态规划算法的水电站机组负荷分配系统，其包括：

32、电站机组分配模型模块，用于采集水电站包含的机组数据、负荷数据和振动数据，通过组合数学理论生成不同开机机组组合振动区范围，根据所述振动区范围筛选出负荷条件下的可行机组组合；

33、机组开停机与负荷分配模块，用于利用动态规划算法生成所述可行机组组合在不同水头、负荷下的耗流量表并进行静态存储，以优化时段开机方案作为状态变量，耗水率作为决策变量，在决策过程中考虑机组开停次数，生成机组开停机方案；

34、最优机组负荷输出模块，用于根据所述开停机方案，利用改进动态规划算法，将固定机组组合下耗流量与最优解相同的所有机组负荷分配方式进行记录，得到最优机组负荷分配方法。

35、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的任一步骤。

36、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的任一步骤。

37、与现有技术相比，发明有益效果为：本发明通过组合数学理论生成不同开机机组组合振动区范围，根据振动区范围筛选出负荷条件下的可行机组组合；利用动态规划算法生成可行机组组合在不同水头、负荷下的耗流量表并进行静态存储，以优化时段开机方案作为状态变量，耗水率作为决策变量，在决策过程中考虑机组开停次数，生成机组开停机方案；根据开停机方案，利用改进动态规划算法，将固定机组组合下耗流量与最优解相同的所有机组负荷分配方式进行记录；本发明通过动态规划算法能够确保在满足所有约束条件下，找到从初始状态到目标状态的最优路径，从而使得机组负荷分配达到最佳状态；利用改进动态规划算法验证了动态规划算法机组负荷分配的可行性，在提高运行管理水平的同时，充分且合理的利用水电站资源，降低了水电站耗电成本，延长了水电站机组寿命。